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Technik Zylinder Teil 2
Fortsetzung von Seite 81
Zylinder
Man unterscheidet generell Grauguss- und Aluminiumzylinder. Graugusszylinder
besitzen hervorragende Laufbahneigenschaften (Härte, Notlaufeigenschaften)
und lassen sich bei Verschleiss nachschleifen, also honen
(Übermaßkolben). Thermisch sind sie weniger belastbar, daher sind viele
Graugusszylinder eher drehmomentstark konzipiert. Der große Vorteil
von Aluminiumzylindern ist die hohe Wärmeableitfähigkeit. Allerdings ist
das weiche Aluminium als Lauffläche ungeeignet, weswegen Aluzylinder
eine beschichtete Lauffläche besitzen und für höhere Leistungsabgaben
auch drehzahlstark ausgelegt werden können. Im Zylinder befinden sich
Überströmkanäle und ein Auslasskanal. Große Auslasskanäle sind häufig
geteilt, so dass der Kolbenring besser geführt ist. Zylinder mit modernem
Layout besitzen häufig einen Stützkanal, auch „Boostport“ genannt. Er
zielt in etwa Richtung Zündkerze und „stützt“ den Gasstrom der seitlichen
Hauptkanäle. Bei Direkteinlass Zylindern befindet sich gegenüber
des Auslasses der Zylindereinlass. Ist die Bohrung größer als der Hub (z.B.
beim 210er Malossi: Hub = 57mm, Bohrung = 68.5mm) spricht man von
einem Kurzhubmotor. Umgekehrt ist es ein Langhubmotor, der hat dann
einen recht langen Kolbenweg und bietet meist wenig Drehfreude.
Steuerzeiten
Auf seinem Weg vom oberen Totpunkt (OT) zum unteren Totpunkt (UT)
gibt der Kolben erst den Auslasskanal, und dann die Überströmer frei. Jetzt
gibt die Kurbelwange den Einlass ins Kurbelgehäuse frei (Drehschiebermotor).
Die Steuerzeiten werden in Grad Kurbelwinkel (°KW) angegeben.
Entscheidend für ein optimales Zusammenspiel von
Zylinder und Auspuff ist der sogenannte Vorauslass. Dieser
beschreibt die Dauer in °KW zwischen „Auslass öffnet“
und „Überströmer öffnet“. Er dient dazu, dass die
Verbrennungsgase nach ihrer Arbeit aus dem Zylinder
entweichen können, bevor die Überströmer
öffnen. Während die Verbrennungsgase unter
hohem Druck (3-8 bar) stehen, ist der Druck
des vorverdichteten Gases im Kurbelgehäuse
nur ganz niedrig (ca. 0.3 bar). Damit es in den
Zylinder strömen kann, wenn die Überströmer
öffnen, muss der hohe Druck im Zylinder
bereits vorher durch den Auspuff entweichen
können. Je höher die anvisierte Arbeitsdrehzahl
des Motors ist, desto früher muss das
passieren. Dafür muss aber mehr Vorauslass
vorhanden sein. Es ist nun nicht so, dass mehr
Vorauslass automatisch immer besser ist. Das Verbrennungsgas
wird immer weniger ausgenutzt, je
kleiner der Nutzhub des Zylinders wird, das Drehmoment
wird dabei geringer. Hier wirken sich 2 Effekte
entgegen: Zum einen mehr Drehzahl, die bei gleichem
Drehmoment dann mehr Leistung bedeuten würde. ‚Würde‘
– denn das Drehmoment wird ja etwas reduziert. Es sei denn, der
(richtige) Resonanzauspuff kann das durch sein Druck-Pulsen ausgleichen.
Nur dann gibt es wirklich mehr Leistung.
Mehr Breite des Auslasses (max. 60-70% der Bohrung bei einteiligem
Auslass!) ermöglicht ebenfalls einen schnellen Druckabbau im Zylinder.
Dadurch kann man den Vorauslass geringer halten. Wichtig ist hier
die Qualität der Kolbenringe.
Ein Problem von zu langen Einlasszeiten stellt der „Blow Back“ dar. So
wird das Herausdrücken des Gemisches aufgrund einer zu langen Einlasszeit
bezeichnet. Er erhöht den Benzinverbrauch, erschwert die Einstellung
des Vergasers und führt zum Leistungseinbruch im unteren Drehzahlbereich
– das berühmte Freirotzen beim Anfahren.
270°
Auslass
Abwicklung („Portmap“) eines MALOSSI 210ccm Zylinders.
Steuerzeiten messen
Am einfachsten geht das mit einer Gradscheibe, Art.-Nr. 830000. Diese
an der Kurbelwelle befestigen. In unserem Beispiel sind 0° bei OT, Kolben
steht in OT. Nun Motor drehen bis die Kolbenoberkante gerade
die Auslasskante freigibt. Auslassöffnungsgrad ablesen, z.B. 95°. Weiterdrehen
bis der erste Überströmer freiliegt. Bsp: 120°. Motor über
den UT weiterdrehen bis der Kolben wieder nach oben fährt und die
Überströmer wieder schließt. Bsp: 240°. Weiterdrehen bis der Auslass
schliesst. Bsp: Auslass schließt bei 275°.
Auslass
öffnet bei 95° KW nach OT
schließt bei 275° KW nach OT
Steuerzeit Auslass = 180° KW.
Überströmer
öffnet bei 120° KW nach OT
schließt bei 240° KW nach OT
Steuerzeit Überströmer = 120° KW.
Aus der Differenz ergibt sich der Vorauslass:
(Steuerzeit Auslass – Steuerzeit Überströmer) / 2 = Vorauslass
(180 - 120) / 2 = 30°
Diese Werte haben sich als erstrebenswert erwiesen:
Auslass: zwischen 176° und 188° KW
Überströmer: zwischen 120° und 128° KW
Vorauslass: zwischen 28 und 32° KW
Umrechnen von °KW in mm Kolbenbewegung
Vorauslass
Zum Anzeichnen für Fräsarbeiten an Auslass oder Überströmer ist die
Umrechnung der Grad-Angaben in mm wünschenswert. Leider ist dieses
Thema recht komplex. Der Kurbelwellenhub und die Kolbenbewegung
stimmen nicht überein, darum kann man nicht einfach 360°/2
rechnen und dann die Gradzahl in mm umtragen. Das Pleuel wirkt
quasi als Übersetzung, besonders im mittleren Bereich des Kolbenweges.
Je näher wir an UT und OT kommen, umso geringer wirkt sich
diese Über/ Untersetzung aus. Die richtige Formel ist eine abgewandelte
Sinus/ Cosinuskurve, abgewandelt daher weil das Pleuel nur in
OT und UT parallel zur Zylinderachse steht, ansonsten abgewinkelt
(Deachsierung). Daher kommt auch das Phänomen, dass der Kolben
90° nach OT oder UT nicht exakt die Hälfte des Kurbelwellenhubes
durchlaufen hat, sondern schon etwas mehr!
OT
Auslass
= (+)²−²− ² − sin( +
− )² + cos + sin
+ +
UT
x= Abstand von OT (mm) h= Hub (mm) l=Pleullänge (mm) Alpha=Winkel vor OT (°) d= Deachsierung
180°
90°
0°
UT
OT
im Internet befinden sich zahlreiche Excel Umrechner für diese
Thematik, eine google Suche hilft hier zügig. Alternativ: Drehen der
Kurbelwelle, Ablesen an der Gradscheibe und Anzeichnen ist bei präziser
Arbeitsweise und am besten 2 Korrekturläufen auch ausreichend
genau.
0 0 0 1 2 4 Mitmachen: SIP Scooterbase, die Rollerdatenbank: www.sip-scootershop.com/scooterbase